具有EGR系统的发动机系统、EGR气体的除湿方法技术方案

一种具有EGR系统的发动机系统，能降低从排气系统进入EGR系统中的EGR气体的水分含量，防止吸气系统及汽缸内的金属零部件受到酸性物质的腐蚀。所述发动机系统包括具有第一EGR冷却器和第二EGR冷却器的EGR系统，第一EGR冷却器是水冷型的EGR中冷器，第二EGR冷却器是具有多段式降温结构的半导体制冷器。第二EGR冷却器的EGR气体流通管道至少被划分成快速调节管段和微调管段，在快速调节管段中，利用贴在快速调节管段的内壁上的半导体芯片，对EGR气体中的湿度进行快速调节，在微调管段中，利用贴在微调管道的内壁上的半导体芯片，对EGR气体中的湿度进行微调，最终流出第二EGR冷却器的EGR气体的湿度趋近于发动机系统的进气系统中的空气湿度。

Engine system with EGR system and dehumidification method of EGR gas

An engine system with a EGR system that reduces the moisture content of the EGR gas from the exhaust system into the EGR system and prevents the metal parts of the suction system and the cylinder from being corroded by acidic material. The engine system includes EGR system with second EGR first EGR cooler and cooler, first EGR cooler is water cooled type EGR cooler, cooler is second EGR with multi section type cooling structure of semiconductor refrigerator. EGR channel second EGR gas cooler at least is divided into fast regulating pipe and the pipe in the rapid adjustment of fine-tuning, pipe, using a semiconductor chip wall in rapidly adjusting pipe on the EGR gas humidity in the rapid adjustment in the tuning pipe, the use of semiconductor chip wall in the pipeline on the fine-tuning, fine-tuning of EGR gas humidity in the air humidity of the intake system near EGR gas engine system the final outflow of second EGR cooler in humidity.

【技术实现步骤摘要】
具有EGR系统的发动机系统、EGR气体的除湿方法
本专利技术涉及一种发动机系统，更具体来说涉及一种具有用于降低EGR气体中的水分含量的EGR系统的发动机系统、以及EGR气体的除湿方法。
技术介绍
近年来，在汽车用的四冲程发动机中，越来越多地采用EGR系统(ExhaustGasRecirculationSystem：废气再循环系统)，通过使排出到排气系统的尾气中的一部分(以下称为EGR气体)向吸气系统回流，来降低尾气中的氮氧化物(NOX)含量。在具有废气再循环系统的发动机中，由于排气系统中的气体是通过汽油燃烧产生的，水分含量大，而且在排气系统中利用水冷设备对EGR气体进行冷却，水蒸汽含量比空气高很多，因此，水分(或者水蒸汽)会与EGR气体中含有的硫或者硫化物发生反应，生成酸性物质并最终进入吸气系统及内燃机的汽缸，从而导致吸气系统及汽缸内的金属零部件受到腐蚀。另外，尾气中的这部分气体(EGR气体)会经由EGR系统进入到进气歧管中，由于尾气(或EGR气体)的温度与进气歧管内的空气温度不同，因此，导致充气效率发生变化，从而使得燃烧不稳定。在专利文献1(CN102140979A)中公开了一种废气再循环系统，用于涡轮增压式内燃机的两个阶段冷却废气再循环系统，如图9所示，具有入口空气热交换器32、第一高温EGR冷却器50以及第二低温EGR冷却器58，其中，上述第一高温EGR冷却器50是液-气冷却器，第二低温EGR冷却器58是结合入口空气热交换器32下游的气-气冷却器。在专利文献1中，空气从入口空气管道30进入入口空气冷却器32(吸气系统侧)，然后经由第二入口空气管道34进入内燃机的汽缸。尾气从内燃机的汽缸排出，在控制阀44的控制下经由EGR管道48进入第一高温EGR冷却器50(排气系统侧)，随后又在旁通阀54的控制下经由管道56进入第二低温EGR冷却器58(吸气系统侧)，或是绕过(吸气系统侧的)第二低温EGR冷却器58，再次进入内燃机的汽缸内(参照专利文献1的说明书第〔0015〕段、第〔0016〕段)。另外，提供第二低温EGR冷却器58、即EGR冷却的第二阶段，降低了尾气(EGR气体)的温度，以使水分从空气流中被凝结出，另一方面，提供旁通阀54用于使EGR气体绕过第二低温EGR冷却器58，以避免发生上述水分凝结。另外，在专利文献1中，如图10所示，通过在入口空气热交换器32的内部通道的入口端74与第二低温冷却器58的入口端78间设置止回阀82，因此，第二低温EGR冷却器58内产生的任何水分不能通向入口空气冷却器32，而止回阀82允许来自入口空气冷却器上游点的空气流穿过第二低温EGR冷却器58以清除空气(非EGR气体)中任何堆积的水分。另外，第二低温EGR冷却器58允许任何水分通向管道60。因此，在上述专利文献1记载的废气再循环系统中，能够清除进气中的水分，防止EGR气体中含有的硫或硫化物与进气中的水分发生反应，生成酸性物质，但是，并没有降低EGR气体中的水分，因而，EGR气体中含有的硫或硫化物与EGR气体中的水分仍可能会发生反应，生成酸性物质并最终进入进气歧管及内燃机的汽缸，从而导致吸气系统中的进气歧管及汽缸内的金属零部件受到腐蚀。另一方面，在上述专利文献1中，也没有考虑尾气(或EGR气体)的温度与进气歧管内的空气温度不同的情形。因此，如何提供一种能降低EGR气体中的水分含量，且能使EGR气体升温到与进气歧管内的空气温度相当的温度的具有EGR系统的发动机系统以及EGR气体的除湿方法便成为亟待解决的技术问题。
技术实现思路
本专利技术为解决上述技术问题而作，其目的在于提供一种具有EGR系统的发动机系统，上述具有EGR系统的发动机系统能降低从排气系统进入EGR系统中的EGR气体的水分含量，减少或避免EGR气体中的水分与EGR气体中含有的硫或者硫化物发生反应而生成的酸性物质最终进入吸气系统及内燃机的汽缸，从而能防止吸气系统及汽缸内的金属零部件受到酸性物质的腐蚀。另外，上述具有EGR系统的发动机系统能够使EGR气体升温到与进气歧管内的空气温度相当的温度，从而能避免向内燃机的汽缸内充气的充气效率发生大幅波动，提高汽缸内的燃烧稳定性。此外，本专利技术的另一目的在于提供一种EGR气体的除湿方法，通过对EGR气体进行多段的冷却除湿和升温加热，一方面降低EGR气体中的水分含量，减少或避免EGR气体中的水分与EGR气体中含有的硫或者硫化物发生反应而生成的酸性物质，以能防止吸气系统及汽缸内的金属零部件受到酸性物质的腐蚀，另一方面使EGR气体升温到与进气歧管内的空气温度相当的温度，以避免向内燃机的汽缸内充气的充气效率发生大幅波动，从而能够提高汽缸内的燃烧稳定性。为了实现上述专利技术目的，本专利技术第一方面的第一技术方案提供一种具有EGR系统的发动机系统，所述EGR系统包括EGR气体回流管，在所述EGR气体回流管的中途设置有第一EGR冷却器和EGR气体阀门，所述第一EGR冷却器是水冷型的EGR中冷器，其特征是，在所述EGR气体回流管的位于所述第一EGR冷却器与所述EGR气体阀门间的位置处设置有第二EGR冷却器，所述第二EGR冷却器是具有多段式降温结构的半导体制冷器，所述第二EGR冷却器的EGR气体流通管道至少被划分成快速调节管段和微调管段，并且在所述快速调节管段和所述微调管段中分别设置有湿度传感器，在所述快速调节管段和所述微调管段中的一部分管道的管壁是中空的，在中空管壁的靠气体流动一侧的内壁面上贴有半导体芯片，在所述快速调节管段中，基于设置在所述快速调节管段上的湿度传感器，利用贴在所述快速调节管段的内壁上的所述半导体芯片，对所述EGR气体中的水分含量、即湿度进行快速调节，以使经过所述快速调节管段的EGR气体的湿度达到能进行微调的微调区域，在所述微调管段中，基于设置在所述微调管段上的温度传感器，利用贴在所述微调管道的内壁上的所述半导体芯片，对湿度达到所述微调区域后的所述EGR气体中的湿度进行微调，以使流出所述第二EGR冷却器的EGR气体的湿度趋近于所述发动机系统的进气系统中的空气湿度。通过如上所述构成，由于第二EGR冷却器是具有多段式降温结构的半导体制冷器，在其中通过快速降低温度迅速地降低EGR气体中的水分含量，并通过微调，使最终排出的EGR气体的湿度趋近于发动机系统的进气系统中的空气湿度，因此，降低EGR气体中的水分含量、即湿度，从而能减少或避免EGR气体中的水分与EGR气体中含有的硫或者硫化物发生反应而生成酸性物质，并最终进入吸气系统及内燃机的汽缸，藉此能防止吸气系统及汽缸内的金属零部件受到酸性物质的腐蚀。本专利技术第一方面的第二技术方案的具有EGR系统的发动机系统是在本专利技术第一方面的第一技术方案的具有EGR系统的发动机系统的基础上，其特征是，所述第二EGR冷却器是具有三段式降温结构的半导体制冷器，所述第二EGR冷却器的EGR气体流通管道被划分成作为快速调节管段的第一降温管段、作为小幅调节管段的第二降温管段以及作为微调管段的第三降温管段，在所述第一降温管段中，基于设置在所述第一降温管段上的湿度传感器，利用贴在所述第一降温管段的内壁上的所述半导体芯片，对所述EGR气体中的湿度进行快速调节，以使经过所述第一降温管段的EGR气体的湿度本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种具有EGR系统(200)的发动机系统(100)，所述EGR系统(200)包括EGR气体回流管(210)，在所述EGR气体回流管(210)的中途设置有第一EGR冷却器(211)和EGR气体阀门(215)，所述第一EGR冷却器是水冷型的EGR中冷器，其特征在于，在所述EGR气体回流管(210)的位于所述第一EGR冷却器(211)与所述EGR气体阀门(215)间的位置处设置有第二EGR冷却器(212)，所述第二EGR冷却器(212)是具有多段式降温结构的半导体制冷器，所述第二EGR冷却器(212)的EGR气体流通管道至少被划分成快速调节管段和微调管段，并且在所述快速调节管段和所述微调管段中分别设置有湿度传感器，在所述快速调节管段和所述微调管段中的一部分管道的管壁是中空的，在中空管壁的靠气体流动一侧的内壁面上贴有半导体芯片(212‑a)，在所述快速调节管段中，基于设置在所述快速调节管段上的湿度传感器，利用贴在所述快速调节管段的内壁上的所述半导体芯片(212‑2)，对所述EGR气体中的水分含量、即湿度进行快速调节，以使经过所述快速调节管段的EGR气体的湿度达到能进行微调的微调区域，在所述微调管段中，基于设置在所述微调管段上的温度传感器，利用贴在所述微调管道的内壁上的所述半导体芯片(212‑2)，对湿度达到所述微调区域后的所述EGR气体中的湿度进行微调，以使流出所述第二EGR冷却器(212)的EGR气体的湿度趋近于所述发动机系统(100)的进气系统中的空气湿度。...

【技术特征摘要】
1.一种具有EGR系统(200)的发动机系统(100)，所述EGR系统(200)包括EGR气体回流管(210)，在所述EGR气体回流管(210)的中途设置有第一EGR冷却器(211)和EGR气体阀门(215)，所述第一EGR冷却器是水冷型的EGR中冷器，其特征在于，在所述EGR气体回流管(210)的位于所述第一EGR冷却器(211)与所述EGR气体阀门(215)间的位置处设置有第二EGR冷却器(212)，所述第二EGR冷却器(212)是具有多段式降温结构的半导体制冷器，所述第二EGR冷却器(212)的EGR气体流通管道至少被划分成快速调节管段和微调管段，并且在所述快速调节管段和所述微调管段中分别设置有湿度传感器，在所述快速调节管段和所述微调管段中的一部分管道的管壁是中空的，在中空管壁的靠气体流动一侧的内壁面上贴有半导体芯片(212-a)，在所述快速调节管段中，基于设置在所述快速调节管段上的湿度传感器，利用贴在所述快速调节管段的内壁上的所述半导体芯片(212-2)，对所述EGR气体中的水分含量、即湿度进行快速调节，以使经过所述快速调节管段的EGR气体的湿度达到能进行微调的微调区域，在所述微调管段中，基于设置在所述微调管段上的温度传感器，利用贴在所述微调管道的内壁上的所述半导体芯片(212-2)，对湿度达到所述微调区域后的所述EGR气体中的湿度进行微调，以使流出所述第二EGR冷却器(212)的EGR气体的湿度趋近于所述发动机系统(100)的进气系统中的空气湿度。2.如权利要求1所述的具有EGR系统(200)的发动机系统(100)，其特征在于，所述第二EGR冷却器(212)是具有三段式降温结构的半导体制冷器，所述第二EGR冷却器(212)的EGR气体流通管道被划分成作为快速调节管段的第一降温管段(212a)、作为小幅调节管段的第二降温管段(212b)以及作为微调管段的第三降温管段(212c)，在所述第一降温管段(212a)中，基于设置在所述第一降温管段(212a)上的湿度传感器(HS1)，利用贴在所述第一降温管段(212a)的内壁上的所述半导体芯片(212-2)，对所述EGR气体中的湿度进行快速调节，以使经过所述第一降温管段(212a)的EGR气体的湿度达到能进行小幅调节的小幅调节区域，在所述第二降温管段(212b)中，基于设置在所述第二降温管段(212b)上的湿度传感器(HS2)，利用贴在所述第二降温管段(212b)的内壁上的所述半导体芯片(212-2)，对湿度达到所述小幅调节区域后的所述EGR气体中的湿度进行小幅调节，以使经过所述第二降温管段(212b)的EGR气体的湿度达到能进行微调的微调区域，在所述第三降温管段(212c)中，基于设置在所述第三降温管段(212c)上的温度传感器(HS3)，利用贴在所述第三降温管段(212c)的内壁上的所述半导体芯片(212-2)，对湿度达到所述微调区域后的所述EGR气体中的湿度进行微调，以使流出所述第二EGR冷却器(212)的EGR气体的湿度趋近于所述发动机系统(100)的进气系统中的空气湿度。3.如权利要求2所述的具有EGR系统(200)的发动机系统(100)，其特征在于，所述湿度传感器(HS1、HS2、HS3)分别设置在所述第一降温管段(212a)、所述第二降温管段(212b)、所述第三降温管段(212c)的EGR气体流动方向的下游末端处。4.如权利要求2所述的具有EGR系统(200)的发动机系统(100)，其特征在于，所述第二EGR冷却器(212)具有气体入口部(212i)、第一竖直下降管段(212-1)、第一竖直上升管段(212-2)、第二竖直下降管段(212-3)、第二竖直上升管段(212-4)、第一连接管段(212-5)、第二连接管段(212-6)、第三连接管段(212-7)以及气体出口部(212o)，所述第一连接管段(212-5)将所述第一竖直下降管段(212-1)与所述第一竖直上升管段(212-2)连接，所述第二连接管段(212-6)将所述第一竖直上升管段(212-2)与所述第二竖直下降管段(212-3)连接，所述第三连接管段(212-7)将所述第二竖直下降管段(212-3)与所述第二竖直上升管段(212-4)连接，所述第一竖直下降管段(212-1)、所述第一连接管段(212-5)和所述第一竖直上升管段(212-2)构成三段式降温的第一阶段、即所述第一降温管段(212a)，所述第二连接管段(212-6)和所述第二竖直下降管段(212-3)构成三段式降温的第二阶段、即所述第二降温管段(212b)，所述第三连接管段(212-7)和所述第二竖直上升管段(212-4)构成三段式降温的第三阶段、即所述第三降温管段(212c)，在所述第一连接管段(212-5)和所述第三连接管段(212-7)内分别设置有液位传感器(LS)，在所述第一连接管段(212-5)和所述第三连接管段(212-7)的下部设置有出水口(OP1)，该出水口(OP1)与储水罐(WT)连接，...

【专利技术属性】
技术研发人员：王桂林，
申请(专利权)人：日立汽车系统苏州有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏,32